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<DIV><FONT face=Verdana>  針對泵產(chǎn)品密封泄漏以及往復(fù)式隔膜泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、調(diào)試?yán)щy等問題,，我們研制成功了Q=2m3/h，25m3/h,；P≤0.4MPa環(huán)形隔膜泵兩種產(chǎn)品，并于1994年元月通過了部級鑒定,，并獲得國家專利,，專利號92236204.1。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  1,、結(jié)構(gòu)特征</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  環(huán)形隔膜泵首先以平面蠕動式剛性支承環(huán)和環(huán)形隔膜區(qū)別于一般轉(zhuǎn)子泵和往復(fù)式隔膜泵,。此外現(xiàn)有隔膜泵多采用片狀隔膜來隔開輸送介質(zhì)和工作介質(zhì)，并使用往復(fù)式曲柄連桿機構(gòu),、三閥機構(gòu),、進出口閥組；環(huán)形隔膜泵吸收了軟管泵,、撓性襯圈泵及其它轉(zhuǎn)子泵的特點,，采用回轉(zhuǎn)式驅(qū)動機構(gòu)和環(huán)形隔膜有機結(jié)合的新穎結(jié)構(gòu)，用環(huán)形隔膜將輸送介質(zhì)與驅(qū)動元件隔開,，使輸送介質(zhì)無法向外泄漏,。環(huán)形隔膜泵主要由泵體1,、隔離機構(gòu)2,、剛性支承環(huán)3、環(huán)形隔膜4,、軸承套5,、軸承6,、傳動軸7及浮動承壓環(huán)、泵端蓋等組成(圖1),；環(huán)形隔膜端部靠軸承蓋沿軸向壓緊固定,，其和泵端蓋、剛性支承環(huán),、泵體組成封閉容積,，當(dāng)傳動軸旋轉(zhuǎn)時，借助進,、出口隔離機構(gòu)和剛性支承環(huán),、泵體形成吸液和排液腔，達到無泄漏輸送介質(zhì)的目的,。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  環(huán)形隔膜泵主要結(jié)構(gòu)特征為：</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (1)隔膜和泵體間設(shè)有平面蠕動式剛性支承環(huán),；</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (2)環(huán)形隔膜內(nèi)置有浮動承壓環(huán)；</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (3)環(huán)形隔膜將輸送介質(zhì)和潤滑介質(zhì)隔開,；</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (4)環(huán)形隔膜泵獨有進出口組合隔離機構(gòu),；</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (5)無需底閥和進出口閥組；</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (6)獨特的軸向密封結(jié)構(gòu),；</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (7)剛性支承環(huán)與傳動軸間設(shè)有軸承,。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  2、設(shè)計要點</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  2.1,、流量</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  環(huán)形隔膜泵中剛性支承環(huán)和隔離元件,、泵體將液腔隔成吸入和排出部分，隨吸入和排出液腔容積的變化,，介質(zhì)沿進口至出口連續(xù)流動,。如圖2所示吸人口A和排出口Ｂ分別為吸、排腔徑向密封死點,，可見每轉(zhuǎn)排出理論流量應(yīng)為：</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>Q,；，t=10-'n(RZ一r2)BK[L]<BR>式中B－－剛性支承環(huán)寬度,，cm<BR>　　R－－泵體內(nèi)腔半徑,，cm<BR>　　r－－剛性支承環(huán)半徑，cm<BR>　　K－－理論容積系數(shù),，主要考慮無效密</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>封角α及結(jié)構(gòu)尺寸R,，r等對理</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>論流量的影響；通常無效密封角</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>α分別控制在20,。以內(nèi),，K值可</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>精確求得，一般取0.90-0.95</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  設(shè)計中有R=r+e,，其中e為偏心值,，cm,。則有泵理論流量為：</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  考慮到泵的壓差、介質(zhì)粘度,、間隙大小及泵速對流量的影響,，則泵的額定流量為：<BR>Qr＝KvQth<BR>式中Kp－－容積系數(shù)<BR>2.2、泵速和泵徑向,、軸向間隙的確定<BR>2.2.1,、泵速</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  由于采用了平面蠕動的剛性支承環(huán)，因而泵體,、泵端蓋和剛性支承環(huán)間相對滑動速度與泵速相關(guān),，其值可估算，即：<BR>Ｖ=πne/30</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  可見合理控制與降低泵速,，則可以減小摩擦和功率損耗,，延長泵使用壽命，提高泵效率,。根據(jù)經(jīng)驗,，通常將泵速控制在n≤300min-1范圍。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  2.2.2,、軸,、徑向間隙</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  吸人和排出腔間徑向密封為楔形間隙，軸向間隙為平行縫隙,。泵的性能與徑向,、軸向間隙及相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)和介質(zhì)特性密切有關(guān)，其中徑向間隙主要根據(jù)壓差△P,；輸送介質(zhì)的粘度γ,；剛性支承環(huán)半徑r；偏心值e等因素確定,。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  即間隙T=f(ν,，r)/f(△P，e),，顯然當(dāng)△P和e增大時,，間隙T應(yīng)取小值；當(dāng)ν,，r增大時,，間隙T可取大值。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  軸向密封采用間隙密封和彈性密封相結(jié)合效果良好,；而平行間隙的泄漏量可由下式估計：<BR>q=10-5xT3b△P/1.2γL[mL/s]<BR>式中b—間隙寬度,，cm<BR>　L—間隙長度，cm<BR>　△P—壓差,，MPa<BR>　ν—介質(zhì)動力粘度,，Pa·s<BR>　T—間隙值，cm</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  通常,，合理控制徑,、軸向間隙可以提高自吸性能和排出壓力，減小泵內(nèi)泄漏量,，保持較高容積系數(shù),。實踐證明，剛性支承環(huán)和泵體,、傳動軸和軸承套以及軸承和軸承蓋的公差配合,、徑軸向尺寸鏈的計算至關(guān)重要。通過設(shè)計分析和試驗驗證,，徑向,、軸向間隙應(yīng)控制在0.03～0.20范圍內(nèi)。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  2.3,、環(huán)形隔膜的設(shè)計</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  環(huán)形隔膜是環(huán)形隔膜泵中隔開輸送介質(zhì)和潤滑介質(zhì),，實現(xiàn)無泄漏輸送介質(zhì)的關(guān)鍵零件，其設(shè)計不同于片狀隔膜,，我們從結(jié)構(gòu)上保證其承受低壓狀態(tài),，通過預(yù)定伸長量使之工作狀態(tài)下附加變形極小，設(shè)計中遵循以下原則：</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (1)環(huán)形隔膜內(nèi)外表面均無相對滑動摩擦,；</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (2)控制隔膜內(nèi)外表面壓差在0.1MPa以內(nèi),；</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (3)采用浮動承壓環(huán)形成浮動支承；</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (4)提高隔膜抗拉和抗疲勞性能,；</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (5)合理選擇隔膜硬度,；</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (6)保證隔膜裝拆方便；</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (7)給定隔膜預(yù)伸長值△L,。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  若環(huán)形隔膜工作變形段尺寸為L,，而安裝尺寸為L'，那么環(huán)形隔膜設(shè)計長度值則為：</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>L=△L+L'<BR>其中△L=e/sin(arctge/L)－L</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  通?！鱈=0.5-2.Omm,，考慮環(huán)形隔膜雖承壓較低，但接觸腐蝕性介質(zhì)且工作中循環(huán)撓動加上結(jié)構(gòu)尺寸要求嚴(yán)格,，我們和有關(guān)制造廠和科研院校研制了丁臘橡膠,、聚氨醋橡膠和夭然橡膠等多種隔膜，經(jīng)對比試驗,，聚氨醋隔膜物化性能和疲勞性能較優(yōu),。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  2.4、剛性支承環(huán)設(shè)計</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  環(huán)形隔膜泵中剛性支承環(huán)有別于普通轉(zhuǎn)子泵和往復(fù)式隔膜泵,。它的設(shè)置不僅使軸向和徑向密封容易形成,，而且可以保護隔膜,，保證泵具有較高排出壓力和良好的自吸性能。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  剛性支承環(huán)上任意質(zhì)點的運動為垂直軸線截面內(nèi)的往復(fù)運動和回轉(zhuǎn)運動合成的平面運動即平面蠕動,。剛性支承環(huán)的設(shè)計應(yīng)考慮采用輕質(zhì)材料或中空結(jié)構(gòu),，以減輕重量，減小慣性力,。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  其工作狀態(tài)下外表面承受不平衡液壓力作用,，使傳動軸上承受徑向力F，當(dāng)徑向密封點在遠(yuǎn)離組合隔離機構(gòu)最低點時有下式：</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>Fmax=20·△P·B·r<BR>式中△P—壓差,，MPa<BR>B—剛性支承環(huán)寬度,，cm<BR>r—剛性支承環(huán)半徑，cm</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  由上式可知,，剛性支承環(huán)承受較大的徑向力,，因此在設(shè)計中不僅應(yīng)保證其足夠的剛度和強度，同時還應(yīng)考慮傳動軸可能產(chǎn)生撓度,，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計確保泵徑向間隙在設(shè)計范圍內(nèi),。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  3、性能特點</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  3.1,、性能特點</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  環(huán)形隔膜泵以獨特的結(jié)構(gòu),、優(yōu)化的設(shè)計、參數(shù)的合理匹配及高質(zhì)量的隔膜而具備優(yōu)良的性能,，主要在如下：</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (1)無泄漏,。由于泵中環(huán)形隔膜將輸送介質(zhì)與潤滑介質(zhì)隔開，輸送介質(zhì)無法外泄,。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (2)自吸性能強,。因是回轉(zhuǎn)式容積泵，故具有較好的自吸能力,，可油,、氣、水混合輸送,，泵無需灌引,，直接啟動。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (3)適應(yīng)范圍廣,?？奢斔鸵话阋后w亦可輸送粘稠性介質(zhì)，應(yīng)用參數(shù)范圍大,。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  (4)效率高,。傳動結(jié)構(gòu)緊湊簡單，和同參數(shù)葉片泵相比，效率高5%以上,，且高效區(qū)寬廣,。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  該產(chǎn)品易于系列化、通用化,；同一機座產(chǎn)品可更換過流部件,、調(diào)整泵速和間隙來適應(yīng)不同工況和介質(zhì)。目前環(huán)形隔膜泵已形成Q=1～50m3/h,，P≤1.OMPa的系列產(chǎn)品，可廣泛用于輸送強腐蝕性,、易燃爆,、劇毒和放射性的以及高純度或高粘度的介質(zhì)等。此外,，依不同用戶要求可采用調(diào)速傳動方式,，還可配用隔膜報警自動執(zhí)行器。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  3.2,、產(chǎn)品實剛性能</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  據(jù)“軍工艦船用環(huán)形隔膜泵的研制”課題鑒定要求,，兩種產(chǎn)品經(jīng)500h型式試驗后，經(jīng)檢測其性能見表1,。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  由此可見,，產(chǎn)品實測性能均達到機械部課題攻關(guān)指標(biāo)，具有良好的自吸性能及氣液混輸,、高效率等特性,。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  此外，我們用HM-2.0/0.4型環(huán)形隔膜泵進行了對比試驗,，其輸送不同介質(zhì)和不同壓差下的性能見表2,。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  顯然，粘度和壓差不同時,，相同的密封間隙下,，所產(chǎn)生的內(nèi)泄漏量不同，使得容積系數(shù)不同,。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  4,、結(jié)論及應(yīng)用</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  環(huán)形隔膜泵作為新型容積轉(zhuǎn)子式無泄漏泵，采用了旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動機構(gòu),，減少了滑動摩擦潤滑點,，簡化了結(jié)構(gòu)。采用環(huán)形隔膜隔開潤滑介質(zhì)和輸送介質(zhì),，獨特新穎,。此外由于它和往復(fù)式隔膜泵、轉(zhuǎn)子泵、磁力泵,、軟管泵等結(jié)構(gòu)有本質(zhì)不同,，因而其研究開發(fā)及市場應(yīng)用潛力大。<BR>工業(yè)發(fā)達國家無泄漏泵年產(chǎn)量占泵年產(chǎn)量15%～20%,；而我國無泄漏泵年產(chǎn)量占總產(chǎn)量3%左右,，是急待發(fā)展的產(chǎn)品。環(huán)形隔膜泵獨特的性能和良好的通用性和互換性,，使之特別適用化工,、輕工、食品工業(yè)流程用泵的更新,，使運行成本降低,，維護和操作方便，以提高經(jīng)濟效益,。<BR>據(jù)對某酒精廠和果糖廠用泵情況調(diào)查,，兩單位使用近360臺泵輸送油、水,、酒精,、酒漿、糖漿,、添加劑等不同介質(zhì),，其壓差為P=0.2～0.5MPa，流量Q=15～40m3/h,；選用了油泵,、不銹鋼泵、單螺桿泵,、屏蔽泵,、清水泵等十多個品種，50個規(guī)格的產(chǎn)品,，運行管理和維護更換零件不方便,。選用環(huán)形隔膜泵系列產(chǎn)品、則只需2個機座即可滿足,，其安裝尺寸,、泵體、隔膜等零部件相同,，對不同介質(zhì)可更換過流部件材質(zhì),，維護管理更簡單。</FONT></DIV>
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<DIV><FONT face=Verdana>  該泵不僅可滿足軍工艦船用于替代輸送海水,、污水的立式電動往復(fù)泵和船用油水分離器使用的柱塞泵,，還具有氣,、液混輸能力，特別適用于油田油,、氣,、水混輸；艦船艙底污水,、剩油和油罐車底部剩液的抽吸,。</FONT></DIV>